第一章力物體的平衡
一、力的分類
1.按性質分
重力（萬有引力）、彈力、摩擦力、分子力、電場力、磁場力 ……（按現代物理學理論，物體間的相互作用分四類：長程相互作用有引力相互作用、電磁相互作用；短程相互作用有強相互作用和弱相互作用。巨集觀物體間只存在前兩種相互作用。
）2.按效果分
壓力、支援力、拉力、動力、阻力、向心力、回覆力 ……
3.按產生條件分
場力（非接觸力）、接觸力。
二、彈力
1.彈力的產生條件
彈力的產生條件是兩個物體直接接觸，並發生彈性形變。
2.彈力的方向
⑴壓力、支援力的方向總是垂直於接觸面。
⑵繩對物體的拉力總是沿著繩收縮的方向。
⑶杆對物體的彈力不一定沿杆的方向。如果輕直杆只有兩個端點受力而處於平衡狀態，則輕杆兩端對物體的彈力的方向一定沿杆的方向
例1. 如圖所示，光滑但質量分布不均的小球的球心在o，重心在p，靜止在豎直牆和桌邊之間。試畫出小球所受彈力。
解：由於彈力的方向總是垂直於接觸面，在a點，彈力f1應該垂直於球面所以沿半徑方向指向球心o；在b點彈力f2垂直於牆面，因此也沿半徑指向球心o。
注意彈力必須指向球心，而不一定指向重心。又由於f1、f2、g為共點力，重力的作用線必須經過o點，因此p和o必在同一豎直線上，p點可能在o的正上方（不穩定平衡），也可能在o的正下方（穩定平衡）。
例2. 如圖所示，重力不可忽略的均勻杆被細繩拉住而靜止，試畫出桿所受的彈力。
解：a端所受繩的拉力f1沿繩收縮的方向，因此沿繩向斜上方；b端所受的彈力f2垂直於水平面豎直向上。
由於此直杆的重力不可忽略，其兩端受的力可能不沿杆的方向。
杆受的水平方向合力應該為零。由於杆的重力g豎直向下，因此杆的下端一定還受到向右的摩擦力f作用。
例3. 圖中ac為豎直牆面，ab為均勻橫樑，其重為g，處於水平位置。bc為支援橫樑的輕杆，a、 b、c三處均用鉸鏈連線。試畫出橫樑b端所受彈力的方向。
解：輕杆bc只有兩端受力，所以b端所受壓力沿杆向斜下方，其反作用力輕杆對橫樑的彈力f沿輕杆延長線方向斜向上方。
3.彈力的大小
對有明顯形變的彈簧、橡皮條等物體，彈力的大小可以由胡克定律計算。對沒有明顯形變的物體，如桌面、繩子等物體，彈力大小由物體的受力情況和運動情況共同決定。
⑴胡克定律可表示為（在彈性限度內）：f=kx，還可以表示成δf=kδx，即彈簧彈力的改變量和彈簧形變數的改變量成正比。
⑵「硬」彈簧，是指彈簧的k值大。（同樣的力f作用下形變數δx小）
⑶一根彈簧剪斷成兩根後，每根的勁度k都比原來的勁度大；兩根彈簧串聯後總勁度變小；兩根彈簧併聯後，總勁度變大。
例4. 如圖所示，兩物體重分別為g1、g2，兩彈簧勁度分別為k1、k2，彈簧兩端與物體和地面相連。用豎直向上的力緩慢向上拉g2，最後平衡時拉力f=g1+2g2，求該過程系統重力勢能的增量。
解：關鍵是搞清兩個物體高度的增量δh1和δh2跟初、末狀態兩根彈簧的形變數δx1、δx2、δx1/、δx2/間的關係。
無拉力f時 δx1=(g1+g2)/k1，δx2= g2/k2，（δx1、δx2為壓縮量）
加拉力f時 δx1/=g2/k1，δx2/= (g1+g2) /k2，（δx1/、δx2/為伸長量）
而δh1=δx1+δx1/，δh2=(δx1/+δx2/)+(δx1+δx2)
系統重力勢能的增量δep= g1δh1+g2δh2
整理後可得：
三、摩擦力
1.摩擦力產生條件
摩擦力的產生條件為：兩物體直接接觸、相互擠壓、接觸面粗糙、有相對運動或相對運動的趨勢。這四個條件缺一不可。
兩物體間有彈力是這兩物體間有摩擦力的必要條件。（沒有彈力不可能有摩擦力）
2.滑動摩擦力大小
⑴在接觸力中，必須先分析彈力，再分析摩擦力
⑵只有滑動摩擦力才能用公式f=μfn，其中的fn表示正壓力，不一定等於重力g。
例5. 如圖所示，用跟水平方向成α角的推力f推重量為g的木塊沿天花板向右運動，木塊和天花板間的動摩擦因數為μ，求木塊所受的摩擦力大小。
解：由豎直方向合力為零可得fn=fsinα-g，因此有：f =μ(fsinα-g)
3.靜摩擦力大小
⑴必須明確，靜摩擦力大小不能用滑動摩擦定律f=μfn計算，只有當靜摩擦力達到最大值時，其最大值一般可認為等於滑動摩擦力，既fm=μfn
⑵靜摩擦力的大小要根據物體的受力情況和運動情況共同確定，其可能的取值範圍是
0＜ff≤fm
例6. 如圖所示，a、b為兩個相同木塊，a、b間最大靜摩擦力fm=5n，水平面光滑。拉力f至少多大，a、b才會相對滑動？
解：a、b間剛好發生相對滑動時，a、b間的相對運動狀態處於乙個臨界狀態，既可以認為發生了相對滑動，摩擦力是滑動摩擦力，其大小等於最大靜摩擦力5n，也可以認為還沒有發生相對滑動，因此a、b的加速度仍然相等。分別以a和整體為物件，運用牛頓第二定律，可得拉力大小至少為f=10n
（研究物理問題經常會遇到臨界狀態。物體處於臨界狀態時，可以認為同時具有兩個狀態下的所有性質。）
4.摩擦力方向
⑴摩擦力方向和物體間相對運動（或相對運動趨勢）的方向相反。
⑵摩擦力的方向和物體的運動方向可能成任意角度。通常情況下摩擦力方向可能和物體運動方向相同（作為動力），可能和物體運動方向相反（作為阻力），可能和物體速度方向垂直（作為勻速圓周運動的向心力）。在特殊情況下，可能成任意角度。
例7. 小車向右做初速為零的勻加速運動，物體恰好沿車後壁勻速下滑。試分析下滑過程中物體所受摩擦力的方向和物體速度方向的關係。
解：物體受的滑動摩擦力的始終和小車的後壁平行，方向豎直向上，而物體的運動軌跡為拋物線，相對於地面的速度方向不斷改變（豎直分速度大小保持不變，水平分速度逐漸增大），所以摩擦力方向和運動方向間的夾角可能取90°和180°間的任意值。
由二、三、的分析可知：無明顯形變的彈力和靜摩擦力都是被動力。就是說：彈力、靜摩擦力的大小和方向都無法由公式直接計算得出，而是由物體的受力情況和運動情況共同決定的。
四、力的合成與分解
1.向量的合成與分解都遵從平行四邊形定則（可簡化成三角形定則）
平行四邊形定則實質上是一種等效替換的方法。乙個向量（合向量）的作用效果和另外幾個向量（分向量）共同作用的效果相同，就可以用這乙個向量代替那幾個向量，也可以用那幾個向量代替這乙個向量，而不改變原來的作用效果。
由三角形定則還可以得到乙個有用的推論：如果n個力首尾相接組成乙個封閉多邊形，則這n個力的合力為零。
在分析同乙個問題時，合向量和分向量不能同時使用。也就是說，在分析問題時，考慮了合向量就不能再考慮分向量；考慮了分向量就不能再考慮合向量。
向量的合成分解，一定要認真作圖。在用平行四邊形定則時，分向量和合向量要畫成帶箭頭的實線，平行四邊形的另外兩個邊必須畫成虛線。
各個向量的大小和方向一定要畫得合理。
在應用正交分解時，兩個分向量和合向量的夾角一定要分清哪個是大銳角，哪個是小銳角，不可隨意畫成45°。（當題目規定為45°時除外）
2.應用舉例
例8. a的質量是m，a、b始終相對靜止，共同沿水平面向右運動。當a1=0時和a2=0.75g時，b對a的作用力fb各多大
解：一定要審清題：b對a的作用力fb是b對a的支援力和摩擦力的合力。而a所受重力g=mg和fb的合力是f=ma。
當a1=0時，g與 fb二力平衡，所以fb大小為mg，方向豎直向上。
當a2=0.75g時，用平行四邊形定則作圖：先畫出重力（包括大小和方向），再畫出a所受合力f的大小和方向，再根據平行四邊形定則畫出fb。
由已知可得fb的大小fb=1.25mg，方向與豎直方向成37o角斜向右上方。
例9．已知質量為m、電荷為q的小球，在勻強電場中由靜止釋放後沿直線op向斜下方運動（op和豎直方向成θ角），那麼所加勻強電場的場強e的最小值是多少？
解：根據題意，釋放後小球所受合力的方向必為op方向。用三角形定則從右圖中不難看出：
重力向量og的大小方向確定後，合力f的方向確定（為op方向），而電場力eq的向量起點必須在g點，終點必須在op射線上。在圖中畫出一組可能的電場力，不難看出，只有當電場力方向與op方向垂直時eq才會最小，所以e也最小，有e =
這是一道很典型的考察力的合成的題，不少同學只死記住「垂直」，而不分析哪兩個向量垂直，經常誤認為電場力和重力垂直，而得出錯誤答案。越是簡單的題越要認真作圖
例10. 輕繩ab總長l，用輕滑輪懸掛重g的物體。繩能承受的最大拉力是2g，將a端固定，將b端緩慢向右移動d而使繩不斷，求d的最大可能值。
解：以與滑輪接觸的那一小段繩子為研究物件，在任何乙個平衡位置都在滑輪對它的壓力（大小為g）和繩的拉力f1、f2共同作用下靜止。而同一根繩子上的拉力大小f1、f2總是相等的，它們的合力n是壓力g的平衡力，方向豎直向上。
因此以f1、f2為分力做力的合成的平行四邊形一定是菱形。利用菱形對角線互相垂直平分的性質，結合相似形知識可得d∶l =∶4，所以d最大為
五、物體的受力分析
1.明確研究物件
在進行受力分析時，研究物件可以是某乙個物體，也可以是保持相對靜止的若干個物體。在解決比較複雜的問題時，靈活地選取研究物件可以使問題簡潔地得到解決。研究物件確定以後，只分析研究物件以外的物體施予研究物件的力（既研究物件所受的外力），而不分析研究物件施予外界的力。
2.按順序找力
必須是先場力（重力、電場力、磁場力），後接觸力；接觸力中必須先彈力，後摩擦力（只有在有彈力的接觸面之間才可能有摩擦力）。
高中物理知識速查手冊 力與物體平衡
1 力的本質 力的物質性 力的相互性 力的向量性 力作用的獨立性 2 力的效果 一是使物體發生形變 二是改變物體的運動狀態。即產生加速度 力作用的瞬時效果 產生加速度a f m 力的作用在時間上的積累效果 力對物體的衝量i ft 力的作用在空間上的積累效果 力對物體做的功w fscos 3 力的三要...
高考物理物體的平衡
專題複習 物體的平衡 知識結構 重點難點 一 共點力 由於在物理學中常把物體簡化成為質點，不考慮物體的大小和物體的轉動，因此對於作用於質點上的幾個力，必然交於一點，形成共點力 有的實際問題中，幾個力的交匯點不是在質點上，而是交於物體外的一點，也稱為共點力 如圖1中，兩根繩子吊著的電燈，三根繩子交於點...
高中物理必修一第二章《力物體的平衡》單元複習疑點提要
力物體的平衡 複習疑點提要 1 力的圖示 要把力的三要素全部體現出來，特別注意統一標度。力的示意圖 著重表現力的作用點和方向。不管哪種，力的作用點一定畫在受力物體上。2 力的分類 命名 按接觸情況分 接觸力 非接觸力 按性質分 重力 彈力 摩擦力 從名字就知道產生的本質原因 按作用效果 動力 阻力 ...